KR101540315B1 - 수중 청소로봇용 운송장치 및 이를 이용한 진수방법 - Google Patents

Abstract

수중 청소로봇용 운송장치를 개시한다. 본 발명의 실시 예에 따른 수중 청소로봇용 운송장치는 부두 안벽에 설치된 레일을 따라 이동하는 이동몸체 및 이동몸체에 신축 가능하게 설치되며 수중 청소로봇을 착탈 가능하게 결합하기 위한 접속부를 갖는 신축엑츄에이터를 포함한다.

Description

수중 청소로봇용 운송장치 및 이를 이용한 진수방법{TRANSPORTING APPARATUS OF UNDERWATER CLEANING ROBOT AND LAUNCHING METHOD USING THE SAME}

본 발명은 수중 청소로봇을 싣고 수중 작업영역으로 이동하거나 수중 작업영역으로부터 회수하기 위한 수중 청소로봇용 운송장치 및 이를 이용한 진수방법에 관한 것이다.

선박은 하측이 물에 잠긴 상태에서 운용되므로 수중에 위치하는 저면이나 측면에 물이끼, 따개비 등과 같은 수중생물이 부착될 수 있다. 이처럼 선체에 부착되는 이물질은 선박이 운항할 때 저항으로 작용하여 속도를 저하시키고 연료소모량의 증가시킨다. 따라서 주기적인 청소를 통하여 제거할 필요가 있다.

선체에 부착된 이물질을 제거하기 위해 종래에는 선박을 육상의 도크(Dock)로 옮긴 후 작업자가 선체 외면에 고압의 세척수를 분사하는 방식으로 청소를 하기도 하였다. 하지만 이러한 방식은 선체를 도크로 옮기는 절차 등으로 인해 작업시간이 오래 걸릴 뿐 아니라 세척 과정에서 많은 작업인원을 동원해야 했다.

다른 방법으로는 다이버가 직접 물 속으로 들어가 청소장비를 운용하며 선체 청소를 하기도 하였다. 하지만 이 방식도 다이버가 수중에서 이동하며 작업을 해야 하기 때문에 작업시간이 많이 걸릴 뿐 아니라 작업환경도 열악하였다. 청소과정에서 일어나는 이물질들로 인해 작업영역의 시계확보가 어렵고, 열악한 해저환경으로 인해 안전사고에 대한 부담도 있었다.

이러한 점들을 고려해, 최근에는 수중에서 선체를 따라 주행하는 가운데 선체 외면의 청소를 수행할 수 있는 수중 청소로봇이 제안된 바 있다. 이러한 수중 청소로봇은 대한민국 공개특허공보 10-2011-0062248호(2011.06.10. 공개)의 예를 참고할 수 있다.

하지만 이러한 수중 청소로봇은 수중에서 이용되는 장치이기 때문에 육상에서 수중의 작업영역으로 이동시키거나 작업을 완료한 후 이를 회수하는데 어려움이 있었다.

대한민국 공개특허공보 10-2011-0062248호(2011.06.10. 공개)

본 발명의 실시 예는 수중 청소로봇을 싣고 수중의 작업영역으로 이동하거나 수중 작업영역으로부터 수중 청소로봇을 회수할 수 있도록 하는 수중 청소로봇용 운송장치를 제공하고자 한다.

본 발명의 해결하고자 하는 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 해당 기술분야의 종사자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 부두 안벽에 설치된 레일을 따라 이동하는 이동몸체 및 상기 이동몸체에 신축 가능하게 설치되며 수중 청소로봇을 착탈 가능하게 결합하기 위한 접속부를 갖는 신축엑츄에이터를 포함하는 수중 청소로봇용 운송장치가 제공될 수 있다.

또한 상기 이동몸체는 상기 레일을 따라 슬라이딩 이동하도록 결합되는 슬라이더를 포함한다.

또한 상기 신축엑츄에이터는 전기식, 전자식, 유압식 및 공압식 실린더 중 하나 이상을 포함한다.

또한 상기 접속부는 전원이 인가됨에 따라 자력을 발생하는 전자석을 포함한다.

또한 상기 수중 청소로봇은 상기 전자석과 자력 흡착이 가능한 상자성 부재의 도킹판을 구비할 수 있다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 전술한 운송장치를 이용한 수중 청소로봇의 진수방법에 있어서, 상기 수중 청소로봇을 상기 접속부에 도킹시키는 단계와, 상기 이동몸체에 의해 상기 수중 청소로봇을 상기 안벽에 정박된 선체 외판의 작업대상면으로 이동시키는 단계와, 상기 신축엑츄에이터를 신장시켜 상기 작업대상면에 상기 수중 청소로봇을 부착시키는 단계와, 상기 수중 청소로봇을 상기 접속부에서 도킹 해제시키는 단계를 포함하는 수중 청소로봇의 진수방법이 제공될 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따른 수중 청소로봇용 운송장치는 청소로봇을 싣고 부두에 정박된 선체 외판의 작업대상면으로 손쉽게 이동할 수 있어 이를 이용하면 청소로봇의 진수 및 회수작업을 용이하게 수행할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 수중 청소로봇을 이용하여 선박의 외면에 부착된 이물질을 청소하는 예를 나타낸다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 수중 청소로봇의 전체적인 구성을 나타낸 사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 수중 청소로봇의 저면부 구성을 나타낸 사시도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 운송장치에 청소로봇을 도킹시키는 상태를 나타낸 것이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 운송장치의 사시도이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 운송장치를 이용한 청소로봇의 진수방법을 나타낸 순서도이다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 운송장치가 작업대상면 쪽으로 이동하는 상태를 나타낸 동작상태도이다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 운송장치를 이용하여 청소로봇이 작업대상면에 부착되는 과정을 나타낸 동작상태도이다.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 운송장치에서 청소로봇이 도킹 해제되는 상태를 도시한 동작상태도이다.

이하에서는 본 발명의 실시 예를 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 이하의 실시 예는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 사상을 충분히 전달하기 위해 제시하는 것이다. 본 발명은 여기서 제시한 실시 예만으로 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 도면은 본 발명을 명확히 하기 위해 설명과 관계 없는 부분의 도시를 생략하고, 이해를 돕기 위해 구성요소의 크기를 다소 과장하여 표현할 수 있다.

도 1은 수중 청소로봇을 이용하여 선박 외면에 부착된 이물질(물이끼, 따개비 등)을 청소하는 예를 나타낸다. 도시한 바와 같이, 수중 청소로봇(100)은 물에 잠긴 선체(10)의 외판에 부착 상태로 주행하면서 선체(10) 외판을 청소할 수 있다. 즉 청소로봇(100)은 수중 유영을 통해 해상에 정박된 선박의 작업영역으로 접근할 수 있고, 작업영역에 이르러 선체(10) 외판에 부착된 후 선체(10) 외면을 따라 주행하며 청소를 수행할 수 있다.

수중 청소로봇(100)에는 도면에 나타내지는 않았지만, 별도의 조종설비와 전원공급설비로부터 연장되는 케이블(20)이 연결될 수 있다. 조종설비와 전원공급설비는 육상에 비치된 상태에서 운용되거나 청소가 이루어지는 선박의 갑판 또는 다른 선박의 갑판에 비치된 상태로 운용될 수 있다. 도 1은 수중 청소로봇이 선체(10) 외판을 청소하는 경우를 예시하고 있다.

도 2와 도 3을 참조하면, 수중 청소로봇(100)은 전체적인 외형과 골격을 이루는 프레임(110), 프레임(110)의 양측의 후방 쪽에 각각 설치된 구동유닛(120), 프레임(110)의 전방 쪽에 설치되어 진행방향을 제어하는 조향유닛(130), 복수의 청소브러시(153)를 구비하여 작업대상면을 청소하는 청소유닛(150)을 포함한다. 또 청소로봇(100)은 수중 유영 및 자세 제어를 위한 복수의 스러스터(181~186), 동작제어를 위한 제어유닛(190)을 포함할 수 있다.

이러한 청소로봇(100)은 구동유닛(120)의 구동휠(121)과 조향유닛(130)의 조향휠(131)이 내장된 자석의 자력에 의해 작업대상면에 부착되므로, 작업대상면에 부착된 상태로 주행할 수 있다. 또 청소로봇(100)은 주행하는 과정에서 양측의 청소브러시(153)가 청소모터(152)의 동작에 의해 회전하면서 작업대상면을 청소할 수 있다.

도 4 내지 도 6은 수중 청소로봇(100)의 진수 및 회수를 위한 것으로 본 발명의 실시 예에 따른 운송장치(200)를 나타낸다. 도시한 바와 같이, 운송장치(200)는 수중 청소로봇(100)을 탑재한 상태에서 수중 청소로봇(100)을 육상(부두의 안벽 등)으로부터 수중 작업영역(선체의 외판 등)으로 이동시키거나 수중의 작업영역으로부터 다시 육상으로 회수하는데 이용할 수 있다.

수중 청소로봇(100)은 크레인과 같은 인양장치(300)에 의해 들어 올려진 후 운송장치(200)에 탑재되고, 운송장치(200)에 탑재된 상태에서는 인양장치(300)의 후크(310)로부터 분리된 후 운송장치(200)에 의해 수중으로 내려진 상태에서 선체 외판의 작업영역에 부착될 수 있다.

도 4와 도 5를 참조하면, 운송장치(200)는 선박이 정박되는 부두 안벽(201)에 상하방향으로 연장 설치된 레일(210)을 따라 슬라이딩 이동하는 이동몸체(220)와, 이동몸체(220)의 일면에서 신축 가능하게 설치되며 수중 청소로봇(100)의 도킹(docking)부(170)에 대응하여 착탈 가능하게 결합되는 접속부(230)를 갖춘 신축엑츄에이터(240)를 포함한다.

이동몸체(220)는 대략 직육면체형태로 된 구조물일 수 있고, 신축엑츄에이터(240)가 설치된 일면 맞은편에 위치하는 타면에는 레일(210)을 따라 슬라이딩 이동하게 결합되는 슬라이더(221)가 구비될 수 있다. 여기서 이동몸체(220)는 직육면체형인 경우를 예시하지만, 이동몸체(220)의 형태가 이에 한정되는 것은 아니다. 이동몸체(220)는 유체의 저항을 줄이기 위한 형태로 다양하게 변경될 수 있다. 또 이동몸체(220)은 강철이나 알루미늄과 같은 금속소재로 마련되거나, 엔지니어링 플라스틱처럼 강성이 높은 복합수지소재에 의해 마련될 수 있다. 이동몸체(220)의 타면에 설치되는 슬라이더(221)는 레일(210)의 형태에 따라 다양한 구조를 가질 수 있다. 즉 본 실시 예에서의 레일(210)은 대략 "T" 자 형상의 단면을 갖는 피수용형 레일형태로 이루어지고, 슬라이더(221)는 피수용형 레일형태와 맞물려 결합할 수 있는 수용형 레일형태로 이루어져 상호 간의 형상적 구속이 이루어지는 구성을 도시하였으나 이에 한정되는 것은 아니며 그 형상 및 구조는 다양한 변화가 가능할 수 있다. 또한 슬라이더(221)는 레일을 따라 슬라이딩 가능하게 결합되는 LM가이드(linear motion)와 같은 형태로 이루어질 수 있고 서보모터(servo motor)등과 같은 통상의 엑츄에이터의 구동에 의해 레일(210)을 따라 왕복 이동할 수 있다. 그러나 이에 한정되는 것은 아니며 슬라이더(221)는 레일(210)을 따라 구름 이동하는 롤러와 같은 구름부재를 통하여 레일(210)을 따라 왕복 이동할 수 있도록 구성할 수 있음은 물론이다.

신축엑츄에이터(240)는 슬라이더(221)가 설치되는 이동몸체(220)의 타면 반대편에 위치하는 일면에서 외측 방향(안벽에 정박된 선체를 향한 방향)으로 신축 가능한 축(241)(도 8참조)을 구비한 전기식, 전자식, 공압식 및 유압식 실린더 중 어느 하나 이상을 포함할 수 있다. 신축엑츄에이터(240)는 수중 청소로봇(100)을 장착한 상태로 레일(210)을 따라 이동하는 이동몸체(220)가 선체 외판의 작업 영역으로 이동한 경우 축(241)이 신장됨에 따라 선체 외판에 수중 청소로봇(100)을 접촉시키는 기능을 수행하고, 신축엑츄에이터(240)의 축(241)의 끝 부분에는 청소로봇(100)이 착탈되는 접속부(230)가 마련될 수 있다. 접속부(230)는 운송장치(200)에 의해 수중 청소로봇(100)을 운반하는 동안에는 이동몸체(220)에 수중 청소로봇(100)을 고정시키고, 수중 청소로봇(100)이 선체 외판에 부착된 경우에는 수중 청소로봇(100)을 이동몸체(220)에서 분리 시키는 기능을 갖는다. 이러한 접속부(230)는 전원이 공급되면 자기력을 발생하고, 전원이 차단되면 자기력을 발생하지 않는 전자석을 포함할 수 있다. 접속부(230)가 전자석으로 이루어진 경우 수중 청소로봇(100)의 도킹부(250)는 전자석의 자력에 의해 서로 흡착될 수 있는 상자성 부재의 도킹판(251)으로 구성될 수 있다. 도킹판(251)은 청소브러시(153)의 반대편인 상면 쪽 프레임(110)에 설치되어 운송장치(200)에 의해 수중 청소로봇(100)을 해중으로 운반하는 경우에는 접속부(230)와 자력에 의해 서로 밀착 고정되고, 신축엑츄에이터(240)의 신장에 의해 선체 외판에 수중 청소로봇(100)이 접촉된 후에는 접속부(230)의 자력 상쇄에 의해 접속부(230)와 분리되게 된다.

한편 본 발명의 실시 예에서는 운송장치(200)에 수중 청소로봇(100)을 착탈 가능하게 결합하기 위한 접속부(230)는 전자석을, 운송장치(200)에 의해 작업 영역으로 운반된 수중 청소로봇(100)을 선체 외판으로 접촉시키기 위한 신축엑츄에이터(240)는 실린더로 이루어진 구성을 도시하였으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 일 예로 접속부(230)는 두 구조물을 착탈 가능하게 하는 모든 연결 구조, 즉 후크(hook) 결합구조, 래치(latch) 결합구조, 그리퍼(gripper)를 갖는 클램핑(clamping) 결합구조 등 공지된 다양한 구성요소들에 의하여 이루어질 수 있다. 물론 이와 같은 경우 수중 청소로봇(100)에 설치된 도킹부(250)는 이와 대응하는 걸림 구조로 대체될 수 있을 것이다. 또한 신축 가능한 신축엑츄에이터(240)는 텔레스코프(telescopic) 형태, 관절 형태를 갖는 로봇암 등 공지된 다양한 수단이 적용될 수 있음은 물론이다.

다음은 이러한 운송장치(200)를 이용하여 청소로봇(100)을 선체 외판의 수중 작업영역으로 이동시키는 진수방법에 관하여 도 4, 도 6 내지 도 8을 참조하여 설명한다. 수중 청소로봇의 진수방법은 도킹단계(S10), 이동단계(S20), 부착단계(S30), 도킹해제단계(S40)를 포함한다.

도킹단계(S10)는 육상에서 부두 안벽(201)의 레일(210)에 결합된 운송장치(200)에 청소로봇(100)을 결합시키는 단계이다. 이때는 도 4에 도시된 바와 같이 인양장치(300)를 이용하여 청소로봇(100)을 들어 올린 후 청소로봇(100)의 도킹부(250)와 운송장치(200)의 접속부(230)가 마주하도록 청소로봇(100)을 이송시킨다. 그리고 청소로봇(100)의 도킹부(250)와 운송장치(200)의 접속부(230)가 서로 결속되도록 작동시킨다. 이 경우 접속부(230)가 전자석으로 구성된 경우에는 접속부(230)에 전원을 인가함에 의해 접속부(230)와 도킹부(250)는 자력에 의해 견고히 흡착되게 된다. 이러한 접속부(230)의 동작은 케이블(260)(도 5참조)과 연결되어 육상에 설치되는 도시하지 않은 조정설비의 조작에 의하여 제어될 수 있다. 접속부(230)에 의하여 청소로봇(100)이 운송장치(200)에 부착된 상태에서는 인양장치(300)를 청소로봇(100)으로부터 분리시킨다.

이동단계(S20)는 도 7에 도시된 바와 같이 운송장치(200)에 부착된 청소로봇(100)을 선체 외판의 작업대상면으로 운반하는 단계이다. 즉 이동몸체(220)는 조정설비의 조작에 의하여 레일(210)을 따라 선체 외판의 작업 영역으로 이송된다.

부착단계(S30)는 도 8에 도시된 바와 같이 운송장치(200)에 의해 작업대상면으로 운반된 청소로봇(100)을 신축엑츄에이터(240)를 이용하여 선체 외판에 부착시키는 단계이다. 즉 레일(210)을 따라 이동하는 운송장치(200)에 의해 작업대상면으로 운반된 청소로봇(100)은 신축엑츄에이터(240)를 신장시킴에 의하여 선체 외판에 청소로봇(100)을 접촉시키게 되면 청소로봇(100)은 구동휠(121)과 조향휠(131)에 내장된 자석의 자력에 의해 작업대상면에 부착하게 된다.

도킹해제단계(S40)는 운송장치(200)로부터 청소로봇(100)의 도킹을 해제시키는 단계이다. 이러한 운송장치(200)는 도 9에 도시된 바와 같이 접속부(230)에 전원을 차단시킴에 의하여 자력을 상쇄시킨 후 신축엑츄에이터(240)의 축(241)을 수축시킴에 의하여 접속부(230)에서 청소로봇(100)을 분리시킨다.

한편 청소작업을 마친 청소로봇(100)을 작업대상면으로부터 회수할 때는 전술한 과정의 역순으로 진행될 수 있다.

이상에서는 특정의 실시 예에 대하여 도시하고 설명하였다. 그러나 상기한 실시 예에만 한정되지 않으며 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 청구범위에 기재된 발명의 기술적 사상의 요지를 벗어남이 없이 얼마든지 다양하게 변경 실시할 수 있을 것이다.

100: 수중 청소로봇, 200: 운송장치,
201: 안벽, 210: 레일,
220: 이동몸체, 230: 접속부,
240: 신축엑츄에이터, 250: 도킹부,
260: 케이블, 300: 인양장치.

Claims (6)

1. 부두 안벽에 설치된 레일을 따라 이동하는 이동몸체 및 상기 이동몸체에 신축 가능하게 설치되며 수중 청소로봇을 착탈 가능하게 결합하기 위한 접속부를 갖는 신축엑츄에이터를 포함하는 수중 청소로봇용 운송장치를 준비하고;
   상기 수중 청소로봇을 상기 접속부에 도킹시키는 단계;
   상기 이동몸체에 의해 상기 수중 청소로봇을 상기 안벽에 정박된 선체 외판의 작업 영역으로 이동시키는 단계;
   상기 신축엑츄에이터를 신장시켜 상기 작업 영역에 상기 수중 청소로봇을 부착시키는 단계;
   상기 수중 청소로봇을 상기 접속부에서 도킹 해제시키는 단계;를 포함하는 수중 청소로봇의 진수방법.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 이동몸체는 상기 레일을 따라 슬라이딩 이동하도록 결합되는 슬라이더를 포함하는 수중 청소로봇의 진수방법.
3. 제 1항에 있어서,
   상기 신축엑츄에이터는 전기식, 전자식, 유압식 및 공압식 실린더 중 하나 이상을 포함하는 수중 청소로봇의 진수방법.
4. 제 1항에 있어서,
   상기 접속부는 전원이 인가됨에 따라 자력을 발생하는 전자석을 포함하는 수중 청소로봇의 진수방법.
5. 제 4항에 있어서,
   상기 수중 청소로봇은 상기 전자석과 자력 흡착이 가능한 상자성 부재의 도킹판을 구비하는 수중 청소로봇의 진수방법.
6. 삭제

Images